핵심 개념
Die Optimierung der Software-Architektur von Quantum-Computern ist entscheidend, um die verfügbaren Ressourcen effizient zu nutzen. Die Fokussierung auf benutzerfreundliche Quantum-Computer hat jedoch kritische Schritte im Software-Stack verschleiert, was zu Auswirkungen auf die obere Schicht des Stacks führt, die durch Einschränkungen in den aktuellen Qubit-Implementierungen verursacht werden.
초록
Der Artikel beleuchtet die versteckten Wechselwirkungen zwischen den Schichten des Quantum-Software-Stacks. Derzeit enthält jede Software, die Quantum-Hardware nutzt, einen Teil, der auf einem klassischen Computer ausgeführt wird. Dies umfasst in der Regel eine API, die den Quantum-Computer anweist, einen Quantum-Algorithmus auszuführen.
Der Transpiler ist eine wichtige Komponente, die den Quantum-Schaltkreis so umschreibt, dass er nur von der Backend-Hardware unterstützte Anweisungen enthält. Dies beinhaltet das Mapping logischer Qubits auf die On-Device-Register, die Behandlung der begrenzten Qubit-Konnektivität des Backends (das Qubit-Routing-Problem) und die Anwendung von Fehlerminderungsstrategien aufgrund des verrauschten Charakters der NISQ-Hardware.
Allerdings ist der Transpiler nicht mit einem Compiler gleichzusetzen. Der Compiler generiert Quantum-Maschinencode in Form eines Zeitplans von Steuerpulsen, die an die Hardware gesendet werden. Dieser Schritt ist in den aktuellen Quantum-Entwicklungskits (QDKs) völlig unsichtbar.
Darüber hinaus ist auch die Steuerhardware, die die Pulse an die Qubits sendet, in der Quantum-Stack-Beschreibung nicht enthalten. Diese Komponente ist jedoch entscheidend, da sie die Fähigkeiten des Quantum-Computers vollständig charakterisiert.
Um die Quantum-Stack-Architektur robust zu gestalten, müssen die Verantwortlichkeiten der einzelnen Schichten überprüft, die Transparenz zwischen den Schichten erhöht und die Kommunikation zwischen Quantum-Hardware und Quantum-Software über gut definierte Schnittstellen ermöglicht werden.
통계
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인용구
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